Giáo trình gỗ và công nghệ gỗ, đa nhiệm lần 2

+ Các hình thức phân bố của lỗ mạch: - Mạch vòng: là hình thức phân bố mà trong mỗi vòng năm, các lỗ mạch ở phần gỗ sớm có ñường kính lớn xếp thành vòng ñồng tâm vây quanh tuỷ, ở phần gỗ

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần ñây, Khoa Nông Lâm nghiệp, trường Đại học Tây nguyên

ñã tăng cường hoàn thiện và ñổi mới chương trình giảng dạy nhằm ñạo tạo ñội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình ñộ vững vàng, ñáp ứng yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện ñại hóa ñất nước

Giáo trình Gỗ và công nghệ gỗ ñược biên soạn làm tài liệu giảng dạy và học tập cho sinh viên ngành Lâm nghiệp và cũng là tài liệu tham khảo cho các ngành ñạo tạo khác của trường Đại học Tây Nguyên

Giáo trình ñược biên soạn tổng hợp kiến thức của hai lĩnh vực: Gỗ & bảo quản

gỗ, Chế biến gỗ Bao gồm:

Chương 1 Cấu tạo gỗ

Chương 2 Tính chất vật lý của gỗ

Chương 3 Tính chất cơ học của gỗ

Chương 4 Bảo quản gỗ

Chương 5 Nguyên lý cắt gọt và thiết bị gia công gỗ

Chương 6 Công nghệ xẻ - mộc

Chương 7 Công nghệ sản xuất gỗ dán và gỗ nhân tạo

Trong quá trình biên soạn, mặc dù chúng tôi ñã có nhiều cố gắng trong việc cập nhật kiến thức mới, hiện ñại, tiếp cận với thực tiễn sản xuất song không thể tránh khỏi những khiếm khuyết về mọi mặt Chúng tôi rất mong nhận ñược nhiều ý kiến ñóng góp của các nhà khoa học, các bạn ñồng nghiệp ñể cuốn sách thực sự là tài liệu chuyên môn có giá trị

Mọi ý kiến ñóng góp xin gửi về: Bộ môn cơ khí – công nghệ sau thu hoạch, khoa Nông Lâm nghiệp, trường Đại học Tây Nguyên – Số 567, Lê Duẩn, phường EaTam, thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk hoặc Email: trtrbac@yahoo.com.vn

Tác giả

MỤC LỤC

PHẦN I GỖ VÀ BẢO QUẢN GỖ ………4

CHƯƠNG 1 CẤU TẠO GỖ……… 4

1.1 Những hiểu biết chung……… 4

1.1.1 Cấu tạo của tế bào gỗ……… 4

1.1.2 Cấu tạo thân cây……….5

1.1.3 Vòng năm – gỗ sớm, gỗ muộn……… 7

1.1.4 Gỗ giác, gỗ lõi và gỗ già……….7

1.2 Cấu tạo của gỗ lá kim………8

1.2.1 Quản bào dọc……… 8

1.2.2 Mô mềm xếp dọc thân cây……… 9

1.2.3 Tia gỗ……… 9

1.2.4 Ống dẫn nhựa……….9

1.3 Cấu tạo của gỗ lá rộng……….10

1.3.1 Mạch gỗ………10

1.3.2 Quản bào……… 14

1.3.3 Sợi gỗ………14

1.3.4 Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây………14

1.3.5 Tia gỗ………16

1.3.6 Ống dẫn nhựa……… 17

1.4 So sánh cấu tạo của gỗ lá kim và gỗ lá rộng……… 17

CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA GỖ………20

2.1 Nước trong gỗ……… 20

2.1.1 Các hình thức tồn tại của nước trong gỗ……… 20

2.1.2 Độ ẩm gỗ……… 20

1.1.3 Các phương pháp xác ñịnh ñộ ẩm gỗ……… 20

2.1.4 Điểm bão hòa thớ gỗ - ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ (WBHTG)………22

2.1.5 Tính chất hút nước – ñộ ẩm thăng bằng của gỗ………22

2.2 Sự co rút và giãn nở của gỗ……….23

2.2.1 Quá trình co rút và giãn nở của gỗ……… 23

2.2.2 Hiện tượng co – giãn không ñều theo các chiều của gỗ……… 25

2.2.3 Các nhân tố ảnh hưởng ñến sức co – giãn của gỗ………27

2.2.4 Các phương pháp làm giảm sức co – giãn của gỗ………28

2.3 Khối lượng thể tích của gỗ……… 29

2.3.1 Khối lượng riêng của gỗ……… 29

2.3.2 Khối lượng thể tích của gỗ……… 29

CHƯƠNG 3 TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ……… 33

3.1 Các khái niệm cơ bản liên quan ñế tính chất cơ học của gỗ………33

3.1.1 Ứng lực……….33

3.1.2 Ứng suất………33

3.1.3 Biến dạng……… 33

3.2 Các tính chất cơ học của gỗ……….34

3.2.1 Sức chịu ép của gỗ………34

3.2.2 Sức chịu kéo của gỗ……… 38

3.2.3 Sức chịu trượt của gỗ………40

3.2.4 Sức chịu uốn tĩnh của gỗ……… 42

3.2.5 Sức chịu tách của gỗ……….44

3.3 Ứng suất cho phép – hệ số an toàn của gỗ……… 45

3.4 Các nhân tố ảnh hưởng ñến cường ñộ của gỗ……… 46

CHƯƠNG 4 BẢO QUẢN GỖ……….49

4.1 Tác dụng của việc bảo quản gỗ……… 49

4.2 Độ bền tự nhiên của gỗ………49

4.3 Thuốc bảo quản gỗ……… 49

4.3.1 Yêu cầu ñối với thuốc bảo quản gỗ……… 49

4.3.2 Đặc tính của một số loại thuốc bảo quản gỗ………50

4.4 Các phương pháp bảo quản gỗ bằng hóa chất……….52

4.5 Phương pháp pha chế thuốc bảo quản gỗ bằng hóa chất………54

4.5.1 Xác ñịnh tỷ lệ pha chế thuốc………55

4.5.2 Xác ñịnh lượng dung dịch thuốc bảo quản gỗ thu ñược ở nồng ñộ yêu cầu từ một lượng dung dịch thuốc ñặc ở nồng ñộ cho trước……… 55

4.6 Phương pháp kiểm tra lượng thuốc thấm và ñộ sâu thấm thuốc……….55

4.6.1 Phương pháp kiểm tra lượng thuốc thấm………55

4.6.2 Phương pháp kiểm tra ñộ sâu thấm thuốc………55

PHẦN II CHẾ BIẾN GỖ……….57

CHƯƠNG 5 NGUYÊN LÝ CẮT GỌT VÀ THIẾT BỊ GIA CÔNG GỖ………58

5.1 Nguyên lý cắt gọt gỗ………58

5.1.1 Dao cắt gỗ……….58

5.1.2 Ảnh hưởng của gỗ trong quá trình cắt gọt………60

5.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng của một số thiết bị gia công gỗ chính………… 61

CHƯƠNG 6 CÔNG NGHỆ XẺ - MỘC……… 65

6.1 Nguyên liệu và sản phẩm trong công nghệ xẻ - mộc……… 65

6.1.1 Đặt vấn ñề………65

6.1.2 Yêu cầu ñối với nguyên liệu……….65

6.1.3 Đặc tính của nguyên liệu……… 71

6.1.4 Cắt khúc gỗ tròn……… 71

6.1.5 Các kích thước ñặc trưng của gỗ tròn……… 73

6.1.6 Sản phẩm của công nghệ xẻ - mộc……… 76

6.2 Tỷ lệ thành khí và hệ số chất lượng……….78

6.2.1 Định nghĩa tỷ lệ thành khí………78

6.2.2 Những nhân tố ảnh hưởng ñến tỷ lệ thành khí……….79

6.2.3 Phương pháp xác ñịnh tỷ lệ thành khí……… 79

6.2.4 Hệ số chất lượng……… 81

6.3 Quá trình sản xuất………83

6.3.1 Lập bản ñồ xẻ và pha phôi………83

6.3.2 Phân phối nhiệm vụ cho từng công ñoạn……….85

6.3.3 Kho gỗ xẻ……….85

6.3.4 Trang sức bề mặt……… 85

CHƯƠNG 7 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GỖ DÁN VÀ GỖ NHÂN TẠO…………86

7.1 Keo dán gỗ……… 86

7.1.1 Khái niệm keo dán gỗ……… 86

7.1.2 Phân loại keo dán gỗ………86

7.1.3 Nguyên lý bám dính………86

7.1.4 Những loại keo thường dùng trong công nghệ sản xuất gỗ dán và gỗ nhân tạo 86

7.2 Công nghệ sản xuất gỗ dán………87

7.2.1 Sự hình thành gỗ dán………87

7.2.2 Nguyên liệu và sản phẩm trong công nghệ sản xuất gỗ dán………88

7.2.3 Quá trình sản xuất gỗ dán………98

7.3 Công nghệ sản xuất gỗ dăm………91

7.3.1 Sự hình thành gỗ dăm……… 91

7.3.2 Nguyên liệu và sản phẩm trong công nghệ sản xuất gỗ dăm……… 91

7.3.3 Quá trình sản xuất gỗ dăm………92

7.4 Công nghệ sản xuất gỗ sợi ép……….95

7.4.1 Sự hình thành gỗ sợi ép………95

7.4.2 Nguyên liệu và sản phẩm trong công nghệ sản xuất gỗ sợi ép………95

7.4.3 Quá trình sản xuất gỗ sợi ép ướt……… 96

7.5 Một số công nghệ gỗ nhân tạo khác………98

7.5.1 Ván ép lớp………98

7.5.2 Gỗ nén……….98

7.5.3 Ván ghép thanh………99

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 100

PHẦN I GỖ VÀ BẢO QUẢN GỖ CHƯƠNG 1 CẤU TẠO GỖ

1.1 Những hiểu biết chung

1.1.1 Cấu tạo của tế bào gỗ

Gỗ cây do vô số tế bào gỗ cấu tạo nên, các tế bào liên kết với nhau bằng chất pectin (như vữa gắn kết các viên gạch) Nhiều tế bào cùng chức năng hợp lại thành một tổ chức Trong cây gỗ có 3 tổ chức: dẫn nước và muối khoáng (nhựa nguyên), dự trữ dinh dưỡng và cơ học (chống ñỡ tán lá, thân cây chống chịu gió bão ) Nhiều tổ chức theo những tỉ lệ khác nhau hợp lại thành một bộ phận, như: rễ, gốc, thân cành

* Cấu tạo của tế bào: gồm màng (vách sơ sinh) và nguyên sinh chất thể (nhân, nguyên sinh chất và các chất thể)

Sau khi hoàn chỉnh vể hình dạng và kích thước, nguyên sinh chất thể ñắp lên màng (vách sơ sinh) ñể hình thành lớp màng thứ 2 (vách thứ sinh), do ñó trong ruột tế bào hình thành không bào, không bào chứa ñầy dịch bào Kết thúc quá trình dày thêm của lớp vách thứ sinh, ruột tế bào là ruột rỗng Vách tế bào chủ yếu là do xenlulô và linhin cấu tạo nên, xenlulô làm thành sườn vững chắc ví như cốt sắt, còn linhin tựa như xi măng bám xung quanh sườn sắt ấy Sườn xenlulô do nhiều phân tử xenlulô (C6H10O5)n liên kết lại thành chuỗi xenlulô, nhiều chuỗi xenlulô liên kết lại thành bó

mi xen, vô số bó mi xen

cùng với linhin cấu tạo nên

trong axit cromic (H2Cr2O7)

thì chất pectin sẽ bị hoà tan

và các tế bào rời nhau ra

+ Vách thứ sinh: hình thành sau cùng, mức ñộ dày mòng tuỳ theo loại tế bào Đây

là thành phần dày nhất và ñược chia thành 3 lớp:

Hình 1.1 Cấu trúc vách tế bào

1- màng giữa 2- vách sơ sinh

3- lớp ngoài 4- lớp giữa 5- lớp trong

- Lớp ngoài: nằm sát vách sơ sinh, lớp này mỏng, mi xen xếp thành góc 850 – 900

so với trục dọc của tế bào

- Lớp giữa: nằm kế tiếp lớp ngoài, là lớp dày nhất, các mi xen xếp song song với trục dọc tế bào hoặc nghiêng một góc < 300

- Lớp trong: năm sát ruột tế bào, mỏng , các mi xen sắp xếp như lớp ngoài Cấu tạo của vách tế bào, ñặc biệt là vách thứ sinh có tác dụng quyết ñịnh ñến tính chất gỗ

* Lỗ thông ngang: là khoảng trống ñược ñược chừa lại trong qúa trình dày thêm của vách thứ sinh, là ñường liên hệ về sinh lí giữa tế bào này và tế bào khác Trong qúa trình phơi sấy gỗ, nó là

ñường thoát nước theo chiều

ngang thớ, trong qúa trình

ngâm tẩm gỗ nó là ñường

thấm thuốc theo chiều ngang

cây

Lỗ thông ngang có 2 loại:

-Lỗ thông ngang ñơn trên

vách của tế bào vách mỏng

-Lỗ thông ngang có vành

trên vách của tế bào vách dày

(quản bào, sợi gỗ, mạch gỗ ) Hai lỗ thông ngang của 2 tế bào nằm cạnh nhau tạo ra ñôi lỗ thông ngang , gồm 3 loại:

Đôi lỗ thông ngang ñơn: do 2 lỗ thông ngang ñơn của 2 tế bào vách mỏng nằm cạnh nhau tạo nên

Đôi lỗ thông ngang có vành: do 2 lỗ thông ngang có vành của 2 tế bào vách dày nằm cạnh nhau tạo nên

Đôi lỗ thông ngang nửa có vành: do 1 tế bào vách mỏng và 1 tế bào vách dày

nằm cạnh nhau tạo ra

1.1.2 Cấu tạo thân cây

Thân cây chiếm từ 50% - 90% thể tích của cây Thân cây làm nhiệm vụ dẫn truyền nhựa nguyên và nhựa luyện, chống ñỡ tán lá, dự trữ dinh dưỡng, cung cấp gỗ Theo chiều cao, từ dưới lên, người ta chia cây thành: rễ, gốc, thân cành, ngọn, lá, hoa và quả

Theo chiều ngang của cây người ta chia cây thành 4 phần chính:

Hình 1.2 Đôi lỗ thông ngang

a- ñôi lỗ thông ngang ñơn b- ñôi lỗ thông ngang có vành

+ Vỏ cây: là phần nằm phía ngoài tầng phát sinh Có tác dụng bảo vệ thân cây, dẫn truyền nhựa luyện và dự trữ dinh dưỡng Vỏ cây ñóng vai trò quan trọng trong việc nhận mặt gỗ Một số loài cây có vỏ là ñặc sản có giá trị lớn như: vỏ quế dùng làm dược liệu rất tốt, vỏ cây lim xanh, ñước, xú vẹt dùng ñể chiết suất ta nanh cho công nghệ thuộc da, vỏ cây cao su cung cấp mủ cho công nghệ chế tạo cao su

+ Tầng phát sinh libe gỗ: gồm 6 – 8 lớp tế bào, trong ñó chỉ có một lớp có khả năng phân sinh vô hạn

Tế bào nguyên thuỷ có 2 dạng: dạng hình con thoi phân sinh ra các tế bào xếp dọc thân cây, loaị hình tròn hoặc hình ña giác phân sinh ra các tế bào xếp ngang thân cây

a b

+ Phần gỗ: bao gồm gỗ sơ cấp và gỗ thứ cấp

Gỗ sơ cấp là phần gỗ ñược sinh ra ở năm thứ nhất, phần gỗ này rất ít Gỗ thứ cấp

là phần gỗ ñược sinh ra ở năm thứ hai trở ñi, chiếm gần hết phần gỗ của cây Một số loài cây có phần gỗ thứ cấp ñược chia ra: gỗ giác và gỗ lõi

+ Tuỷ cây: sinh ra ở năm thứ nhất, gồm các tế bào vách mỏng Bình thường tuỷ nằm giữa thân cây nhưng khi có tác ñộng của các yếu tố tự nhiên trong qúa trình sinh trưởng như: gió một chiều, sườn dốc, bìa rừng thì tuỷ lệch về một bên gọi là hiện tượng lệch tuỷ Tuỷ và gỗ sơ cấp tạo thành tuỷ tâm Do ñược cấu tạo từ tế bào vách mỏng nên tuỷ tâm làm yếu tính chất cơ lí của gỗ và thường gây ra hiện tượng nứt từ

Hình 1.3 Cấu tạo thân cây

1- tuỷ 2 - gỗ lõi 3 - gỗ giác

4 - tầng phát sinh 5 - phần libe

6 - vỏ

Hình 1.4 Tế bào nguyên thuỷ

a - dạng hình con thoi b- dạng hình ñĩa hay ña giác

tâm của gỗ Những loại gỗ mềm thì tuỷ tâm thường lớn và tồn tại lâu, ngược lại, những

loại gỗ nặng, cứng, chắc trong qúa trình sinh trưởng ñã ép chặt tuỷ tâm lại, thậm chí

tủy tâm bị tiêu biến

1.1.3 Vòng năm - gỗ sớm, gỗ muộn

* Vòng năm

Hàng năm, tầng phát sinh phân sinh ra một vòng gỗ gọi là vòng tăng trưởng hàng

năm (vòng năm)

Vòng năm rộng hay hẹp tuỳ theo từng loài cây Loài cây lớn nhanh thì vòng

năm rộng (xoan ta, xà cừ, bạch ñàn ), loài cây lớn chậm thì vòng năm hẹp (lim xanh,

nghiến, trai )

Vòng năm ñược thể hiện trên 3 mặt cắt:

a b c

Khi gặp các ñiều kiện như: nắng hạn, sâu bệnh, tổn thương cơ giới tầng phát

sinh ở khu vực ñó bị kìm chế, không sinh trưởng ñược sẽ tạo nên vòng năm giả Trên

mặt cắt ngang, vòng năm giả là các hình lưỡi liềm

Độ rộng, hẹp của vòng năm phụ thuộc: loài cây, tuổi, ñất ñai, khí hậu khô hạn,

hay ẩm ướt, núi cao, phương Bắc, Nam

* Gỗ sớm, gỗ muộn

Phần gỗ mà tầng phát sinh sinh ra vào ñầu mùa sinh trưởng gọi là gỗ sớm Ở

phần gỗ này, tế bào thường lớn, vách mỏng, nên gỗ sớm có màu trắng nhạt, nhẹ, xốp

Phần gỗ mà tầng phát sinh sinh ra ở cuối mùa sinh trưởng gọi là gỗ muộn Ở phần

gỗ này, thường thì tế bào bé, ruột nhỏ, vách dày, nên gỗ muộn có màu thẫm ñậm, nặng

và chắc

Tác dụng của vòng năm là cho biết tuổi cây, ñiều tra về tốc ñộ sinh trưởng của

các loài cây, ảnh hưởng của các biện pháp kỹ thuật Lâm sinh ñến tốc ñộ sinh trưởng

ñều dựa vào ñộ rộng của vòng năm.(ñể xác ñịnh tuổi cây, người ta cắt một mặt cắt

ngay sát mặt ñất, h = 0, rồi ñếm số vòng năm ñể biết tuổi cây)

1.1.4 Gỗ giác- gỗ lõi và gỗ già

Hình 1.5 Vòng năm

a - Vòng năm trên mặt cắt ngang

b - Vòng năm trên mặt cắt xuyên tâm

Ở một số loài cây như: bồ ñề, vạng, sung sau khi khai thác, nhìn trên mặt cắt ngang, chỉ thấy có một màu, người ta nói ñây là gỗ có giác, lõi không phân biệt Trái lại, ở một số loài gỗ như: lim xanh, sến mật, xà cừ, cẩm lai, bồ kết, trai lí, mít mật, thông ñỏ, thông nhựa sau khi khai thác, thấy gỗ ở phần vỏ và phần tuỷ có 2 màu

khác nhau, người ta nói ñây là loài gỗ có giác lõi phân biệt

Một số loài gỗ như: xoan ta, xoan nhừ, xoan mộc, lim xanh trên mặt cắt ngang,

ở vùng tuỷ cây gỗ có màu sắc nhạt hơn các phần gỗ phía ngoài, người ta nói ñây là những loài gỗ có gỗ già Ở phần gỗ già, thường ñộ ẩm thấp hơn phần gỗ xung quanh, nên gỗ có màu nhạt hơn Đây là những cây gỗ ñã quá tuổi thành thục sinh vật

Gỗ lõi là do gỗ giác hình thành nên Đây là một qúa trình hoá lí hết sức phức tạp, ñầu tiên là tế bào gỗ chết, thể bít hình thành, các chất chứa trong ruột tế bào như: chất màu, nhựa cây, chất chát, tinh dầu thấm lên vách tế bào Hỗn hợp hữu cơ này khi tiếp xúc với không khí bị ô xy hoá, làm cho gỗ có màu Cũng do hỗn hợp hữu có này làm cho ñộ cứng của gỗ lõi lớn hơn của gỗ giác và ngược lại ñộ dẻo của gỗ lõi kém hơn của gỗ giác Các chất hữu cơ này tạo ra khả năng tự bảo vệ , chống lại sự phá hoại của sâu mọt, nấm mốc nên gỗ lõi bền hơn gỗ giác trong qúa trình sử dụng, các tính chất

cơ học khác ở hai phần gỗ này chênh nhau không ñáng kể

Do ruột tế bào bị bịt kín, nên trong qúa trình xử lí hoá học (ngâm tẩm thuốc bảo quản) rất khó thực hiện ở phần gỗ lõi Tuy nhiên trong việc dùng gỗ ñóng thùng ñựng chất lỏng, gỗ lõi lại có ưu thế hơn vì khả năng thẩm thấu dịch thể kém hơn nhiều so với gỗ giác

1.2 - Cấu tạo của gỗ lá kim

Gỗ lá kim có cấu tạo khá ñơn giản, nó chỉ do 2 loại tế bào cấu tạo nên là: quản bào và tế bào mô mềm, thể hiện thành các thành phần là: quản bào dọc, mô mềm xếp dọc thân cây, tia gỗ và ống dẫn nhựa

nhựa dọc 4-quản bào gỗ sớm

5-quản bào gỗ muộn 6- lỗ thông

ngang có vành.7- quản bào của tia

gỗ

8- ống dẫn nhựa ngang

Quản bào có dạng hình quả ñậu, hai ñầu nhọn hoặc tù, xắp xếp thành hàng theo

chiều xuyên tâm, trên mặt cắt ngang có hình ña giác

Quản bào gỗ sớm: ruột lớn, vách mỏng, 2 ñầu tù, quản bào gỗ muộn: ruột nhỏ, vách dày, 2 ñầu nhọn Chiều dài quản bào từ (3 – 5) mm Thường quản bào gỗ muộn dài hơn quản bào gỗ sớm Ở gỗ muộn, vách quản bào dày hơn, trên vách quản bào mang lỗ thông ngang có vành Vì vậy, tỷ lệ gỗ muộn nhiều hay ít có ảnh hưởng trực tiếp ñến tính chất gỗ

1.2.2 Mô mềm xếp dọc thân cây

Là loại tế bào vách mỏng, hình trụ ngắn, nối tiếp nhau theo chiều dọc thân cây, chứa chất dinh dưỡng, trên vách mang lỗ thông ngang ñơn Mô mềm xếp dọc thân cây của gỗ lá kim chiếm tỷ lệ rất ít, < 1%, có loại gỗ không có tế bào này, nên vai trò của

nó không quan trọng trong gỗ là kim

1.2.3 Tia gỗ

Là thành phần do tế bào mô mềm xếp theo chiều ngang thân cây tạo thành

Quan sát bằng mắt thường và kính lúp: trên mặt cắt ngang, chúng là các ñường

a b c

a b c chạy từ tuỷ hoặc từ một vị trí bất kỳ ra ngoài vỏ Trên mặt cắt xuyên tâm, chúng là những ñoạn thẳng hoặc những vạch nằm ngang hoặc nằm chéo Trên mặt cắt tiếp tuyến, chúng là những hình con thoi, mầu sẫm hơn các phần gỗ xung quanh

Dưới kính hiển vi, tia gỗ gồm nhiều hàng tế bào mô mềm hình chữ nhật nối tiếp nhau theo chiều hướng tuỷ Trên mặt cắt tiếp tuyến là những chuỗi tràng hạt ñứt ñoạn Dựa vào số hàng tế bào có thể ñánh giá ñược chiều cao và bề rộng của tia gỗ ( trong một loại gỗ thì chiều cao tia gỗ từ 1- nhiều hàng tế bào, chiều rộng thì có 1-2 hàng tế bào) Trên mặt cắt xuyên tâm, tia gỗ là các tế bào mô mềm hình chữ nhật nối tiếp nhau thành hàng, xắp xếp hoàn toàn ñồng nhất Ở một số loài gỗ còn có quản bào ngang Tia gỗ chiếm từ 5-6% thể tích, nó là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự chênh lệch

về co giãn, hút nước, dẫn ñiện, dẫn nhiệt, dẫn âm thanh và cường ñộ gỗ giữa 2 chiều xuyên tâm và tiếp tuyến

- Tế bào chết giữ nguyên thành

ống vững chắc

- Tế bào sống dự trữ dinh dưỡng cho các loại tế bào trên cùng tồn tại

Tóm lại, ñặc ñiểm cấu tạo của gỗ lá kim là:

+ Tất cả gỗ lá kim ñều có gỗ sớm, muộn phân biệt

+ Tia gỗ ít, kích thước tia gỗ bé

+ Thớ gỗ rất thẳng, ít nghiêng và hầu như không chéo thớ

1.3 - Cấu tạo gỗ lá rộng

Gỗ cây là rộng có cấu tạo phức tạp hơn nhiều so với gỗ lá kim, nó do nhiều loại

tế bào như: mạch gỗ, quản bào, sợi gỗ, tế bào mô mềm cấu tạo nên

Tế bào mô mềm cấu tạo

nên ống dẫn nhựa ñược chia ra

làm 3 loại:

-Tế bào tiết làm nhiệm vụ tiết

nhựa vào ống dẫn nhựa

Hình 1.8 Ống dẫn nhựa dọc và ngang

1- tế bảo tiết 2- tế bào chết 3- tế bào sống

* Hình dạng và kích thước của mạch gỗ

Tế bào mạch gỗ có dạng hình trống ở các loài gỗ có mạch gỗ lớn và các loài gỗ

có cấu tạo mạch vòng hoặc hình trụ, viên trụ ở các loài gỗ còn lại

Tuỳ từng loại cây mà mạch gỗ có các giá trị kích thước khác nhau Nhìn chung, chiều dài trung bình của mạch gỗ từ: (350 – 800)µ, ñường kính theo hướng tiếp tuyến trung bình là: (100-200)µ

* Các hình thức phân bố và tụ hợp của lỗ mạch

Tế bào mạch gỗ là loại tế bào lớn nhất và dễ quan sát nhất Trên mặt cắt ngang nó là những hình tròn, bầu dục hay ña giác gọi là lỗ mạch Trên mặt cắt dọc nó gọi là ống mạch

+ Các hình thức phân bố của lỗ mạch:

- Mạch vòng: là hình thức phân bố mà trong mỗi vòng năm, các lỗ mạch ở phần

gỗ sớm có ñường kính lớn xếp thành vòng ñồng tâm vây quanh tuỷ, ở phần gỗ muộn,

lỗ mạch nhỏ, xếp phân tán

Hình thức phân bố này khá phổ biến ở các loài gỗ lá rộng vùng ôn ñới, là nơi có

2 mùa sinh trưởng rõ rệt Ở nước ta , chỉ thấy ở các loại gỗ như: xoan ta, xoan nhừ, tếch, bằng lăng và một số loài cây rụng lá triệt ñể khác

- Mạch phân tán: là hình thức phân bố mà ñường kính lỗ mạch ở phần gỗ sớm và

gỗ muộn gần như nhau và ñều xếp phân tán Đây là hình thức phân bố phổ biến của các loại gỗ Việt Nam vì cây sinh trưởng quanh năm với tốc ñộ ñều

a b c

a b c

Hình 1.10 Các hình thức phân bố của lỗ mạch

a-xếp vòng b-phân tán c-trung gian

- Mạch trung gian: là hình thức phân bố mà ở phần gỗ sớm ñường kính lỗ mạch lớn, có xu hướng xếp thành vòng, càng ra ñến phần gỗ muộn, lỗ mạch nhỏ dần và xếp phân tán (các loại gỗ thôi ba, thôi chanh, bồ hòn, sưa )

+ Các hình thức tụ hợp của lỗ mạch

Các loài gỗ có lỗ mạch xếp phân tán, phần gỗ muộn của mạch xếp vòng và xếp trung gian, các lỗ mạch thường tụ hợp với nhau theo các hình thức chủ yếu sau ñây:

- Mạch ñơn: là hình thức tụ hợp mà từng lỗ mạch ñơn ñộc rải rác, không có liên

hệ gì với các lỗ mạch khác Trong thực tế, mạch ñơn và mạch kép cùng tồn tại trong một loài gỗ, nên nếu trong số 50 lỗ mạch nằm gần nhau có không quá 1 lỗ mạch kép thì mới ñược xem là gỗ có lỗ mạch ñơn (bạch ñàn, hà nu, táu mật )

- Mạch kép: là hình thức tụ hợp mà hai hoặc nhiều lỗ mạch nằm sát nhau, tạo ra vách chung, các lỗ mạch ở giữa thường bị ép dẹt làm cho lỗ mạch kép giống như một

lỗ mạch ñơn ñược chia thành nhiều ngăn Hướng của lỗ mạch kép thường theo chiều tia gỗ

- Mạch nhóm: là hình thức tụ hợp mà có từ 3 lỗ mạch trở lên tụ tập thành nhóm nhỏ, tạo ra vách chung (hình thức tụ hợp này ít gặp ở gỗ Việt Nam)

- Mạch dây xuyên tâm: là hình thức tụ hợp mà các lỗ mạch ñơn, kép xếp thành hàng ñứt ñoạn chạy song song hay lệch một góc nhất ñịnh so với tia gỗ hoặc tạo thành hình ngọn lửa (giẻ, sồi, sến mật, thành ngạnh )

- Mạch dây tiếp tuyến: là hình thức tụ hợp mà các lỗ mạch ñơn, kép xếp thành hàng ñứt ñoạn chạy theo chiều vòng năm (một số loài gỗ thuộc họ ñinh như: ñinh, kê lụa )

a b c

Hình 1.11 Các hình thức tụ hợp của lỗ mạch

a - mạch kép b- mạch dây xuyên tâm c - mạch dây tiếp tuyến

* Các hình thức xắp xếp của lỗ thông ngang trên vách tế bào mạch gỗ

Hình 1.12 Sắp xếp bậc thang

Hình 1.13 Sắp xếp sole

+ Sắp xếp bậc thang: là hình thức xắp xếp mà các lỗ

thông ngang dài hình elíp dẹt có kích thước nhỏ hơn ñường

kính mạch, xếp chồng chất lên nhau theo chiều dọc thân cây

tạo thành hình bậc thang (giổi, mỡ, vàng tâm )

+ Sắp xếp so le: là hình thức xắp xếp mà các lỗ

thông ngang có dạng hình tròn hoặc ña giác xắp xếp so le

nhau (ña số các loại gỗ Việt Nam có ñặc ñiểm này)

* Thể bít, các chất tích tụ trong tế bào mạch gỗ

Khi áp suất thuỷ tĩnh trong ruột tế bào mạch gỗ giảm xuống thấp (tức là gỗ giác

bắt ñầu biến thành gỗ lõi) thì nguyên sinh chất thể của các tế bào mô mềm xếp dọc

thân cây hoặc của tia gỗ nằm cạnh mạch, ñẩy màng lỗ thông ngang của mạch gỗ vào

khoảng trống trong ruột tế bào mạch gỗ ñể choán lấy một phần hay toàn bộ khoảng

trống này, hình thành nên thể bít (bạch ñàn ñỏ, chò chỉ ở phần gỗ lõi, phần lớn mạch

gỗ ñều có thể bít, làm cho gỗ khó thấm thuốc bảo quản nhưng chúng lại có khả năng

chống sâu nấm tốt hơn

Một số loài cây, trong ruột tế bào mạch gỗ tích tụ các chất kết tinh có màu ñen

như: mun, muồng ñen, bồ kết, lim xanh, xoay có màu vàng như: ñinh phấn, ñinh thối,

hoàng kiêng có màu trắng như: mít mật

* Vai trò của mạch gỗ

Mạch gỗ chiếm tỷ lệ khá lớn, trung bình từ (20-30)% thể tích cây tỷ lệ mạch gỗ

nhiều hay ít tuỳ theo loài gỗ, ñộ tuổi, gỗ sớm hay gỗ muộn và ñiều kiện sinh trưởng

Vai trò của mạch gỗ trong thân cây là dẫn truyền nhựa nguyên từ rễ lên lá, sau khi chặt

hạ, nó làm cho nước lưu thông ñể gỗ chóng khô Trong việc bảo quản gỗ, nó có tác

dụng làm cho thuốc thấm sâu và nhanh Mặt khác nó là cơ sở quan trọng nhất ñể phân

Hình 1.15 Lỗ xuyên mạch

a- lỗ xuyên mạch ñơn b- lỗ xuyên mạch bậc thang

+ Sắp xếp ñối xứng: là hình thức xắp xếp mà

các lỗ thông ngang có dạng hình tròn hay ña giác

xắp xếp ñối xứng nhau theo hàng dọc và hàng

ngang (các loại gỗ giẻ )

Trong quá trình vận chuyển

nhựa nguyên (nước, muối khoáng)

từ rễ lên lá thì nhựa nguyên phải ñi

qua các lỗ xuyên mạch, ñó là các

lỗ thông ngang ở 2 ñầu của các tế

bào mạch gỗ tiếp xúc nhau

Lỗ xuyên mạch có 2 loại: lỗ

xuyên mạch ñơn và lỗ xuyên mạch

bậc thang

biệt các loài gỗ lá rộng với nhau, là một trong những yếu tố cơ bản tạo ra ñộ rỗng của

gỗ, từ ñó làm giảm tính chất cơ lí gỗ

1.3.2 Quản bào

Ở gỗ lá rộng có 3 loại quản bào:

* Quản bào giống mạch gỗ: loại tế bào này giống như mạch gỗ cấu tạo không hoàn chỉnh, không có lỗ xuyên mạch Nó thường ở phần gỗ muộn có chức năng như mạch gỗ

* Quản bào vây quanh mạch: loại tế bào này ngắn, không có hình dạng nhất ñịnh, thường vây quanh mạch gỗ và giúp mạch gỗ vận chuyển nhựa nguyên

* Quản bào giống sợi gỗ: (sẽ ñược trình bày ở phần sợi gỗ) Nói chung quản bào

ở gỗ lá rộng ít, không có vai trò quan trọng

1.3.3 Sợi gỗ

Là thành phần chủ yếu cấu tạo nên gỗ cây lá rộng, trung bình chiếm 50% thể tích Đây là loại tế bào vách dày, xếp theo chiều dọc thân cây và chiếm tỷ lệ lớn nên nó là yếu tố quyết ñịnh tính chất cơ lí của gỗ cây lá rộng Vách tế bào sợi gỗ càng dày, ruột càng bé thì cường ñộ gỗ càng cao

Trong cây, sợi gỗ giữ vai trò cơ học: chống ñỡ tán lá, gió bão

Căn cứ vào lỗ thông ngang trên vách tế bào sợi gỗ, người ta chia sợi gỗ thành 2 loại:

* Sợi gỗ giống quản bào: loại này tế bào lớn, ruột bé, vách dày, dài, 2 ñầu nhọn, trên vách mang lỗ thông ngang có vành

* Sợi gỗ giống tế bào mô mềm: hình dạng giống loại trên nhưng tế bào bé hơn, ruột bé hơn, nên vách dày hơn, trên vách mang lỗ thông ngang ñơn

1.3.4 Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây

Là loại tế bào vách mỏng, xắp xếp liên tiếp nhau theo chiều dọc thân cây

Ở cây lá rộng, mô mềm khá phát triển, chiếm tỷ lệ (2-15)% thể tích của cây Nó

có các hình thức xắp xếp ña dạng, nên nó là tiêu chuẩn quan trọng thứ hai (sau mạch gỗ) ñể phân biệt các loài gỗ lá rộng với nhau Trên mặt cắt ngang, mô mềm có màu trắng nhạt, nên dễ phân biệt với các thành phần khác

* Vai trò của tế bào mô mềm: mô mềm làm nhiệm vụ dự trữ dinh dưỡng, trên vách mang lỗ thông ngang ñơn

* Các hình thức phân bố của tế bào mô mềm trên mặt cắt ngang:

+ Mô mềm phân tán: từng dây tế bào

mô mềm phân tán giữa các tế bào mạch

gỗ, sợi gỗ Quan sát dưới kính hiển vi, ñó là

các “ñiểm sáng” như sao trên bầu trời

(bạch ñàn ñỏ, bạch ñàn trắng )

+ Mô mềm vây quanh mạch: các tế bào mô mềm tụ tập xung quanh lỗ mạch

theo 2 loại chính:

+ Mô mềm liên kết mạch: các dây tế bào mô mềm nối các lỗ mạch thành vòng vây quanh tuỷ cây Căn cứ vào ñường kính lỗ mạch và bề rộng giải, người ta chia hình thức này ra làm 2 loại:

cánh nối tiếp (hoàng

linh ña, muồng gân,

bản xe, lim xanh, ràng

ràng mít, mít mật )

Hình 1.18

Mô mềm vây quanh mạch kín tạo thành hình tròn, hình

Hình 1.19

Mô mềm vây quanh mạch kín, liên kết tạo thành hình cánh nối tiếp

Hình 1.20

Mô mềm liên kết mạch giải rộng

Hình 1.21

Mô mềm liên kết mạch giải hẹp

lớn hơn rất nhiều so với bề

rộng của giải tế bào mô mềm

(vạng , hoa mộc, xoay, gội

trắng )

- Vây quanh mạch không kín: các

loại tế bào tụ tập ở một phía của lỗ mạch

(re, long não, bạch ñàn, kháo )

Hình 1.17 Mô mềm vây quanh mạch không kín

Hình 1.22 Mô mềm làm thành giải thưa, tạo nên gianh giới vòng năm

Hình 1.23 Mô mềm làm thành giải mau, ñan với tia gỗ thành hình lưới

Về kích thước: quan sát trên mặt cắt tiếp tuyến (hình 1.9) chiều cao và bề rộng tia

gỗ có từ 1- nhiều hàng tế bào, nhưng phổ biến là loại tia gỗ có nhiều hàng tế bào (tia

gỗ lớn) Đây là nguyên nhân bên trong gây ra hiện tượng nghiêng tớ ở gỗ lá rộng, ñồng thời gây ra sự chênh lệch lớn cường ñộ và sự co giãn giữa 2 chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến

- Giải mau: Trong một vòng

năm, có vô số giải (mật ñộ dày), các

giải này ñan với tia gỗ thành hình lưới

(các loại gỗ giẻ, sến mật, ñỏ ngọn )

- Giải bậc thang: một số

loại gỗ có giải mô mềm mật

ñộ dày, nằm giữa 2 tia gỗ

cạnh nhau tạo thành hình bậc

thang (chò chỉ, vừ thối )

Hình 1.24 Mô mềmlàm thành giải bậc thang

- Giải thưa, làm thành ranh giới

vòng năm: trong một vòng năm

có một vài giải, trong ñó có giải

nằm ở ranh giới vòng năm tạo

thành vòng năm

Trên mặt cắt xuyên tâm: các tế bào mô mềm của tia gỗ có 2 hình thức xắp xếp là ñồng nhất và không ñồng nhất Kích thước tia gỗ: chiều cao từ (0,5 – 50)mm, bề rộng

từ (15 – 400)µ

Ở một số loại gỗ thuộc họ giẻ (Fagaceae), ngoài các tia gỗ bình thường còn có tia

gỗ tụ hợp: là loại tia gỗ mà cấu tạo ngoài tế bào mô mềm ra còn có mạch gỗ, sợi gỗ, dây tế bào mô mềm xuyên qua

1.3.6 Ống dẫn nhựa

Cũng như gỗ lá kim, ống dẫn nhựa là do tế bào mô mềm tạo ra, cấu tạo gồm 3 loại tế bào: tế bào tiết, tế bào chết và tế bào sống

Ống dẫn nhựa có 2 loại: dọc và ngang

Ở gỗ cây lá rộng, thường người ta chỉ quan sát thấy ống dẫn nhựa dọc tập trung thành hàng ở gianh giới vòng năm trên các loại gỗ: gụ mật, gụ lau, sao, sau

sau, táu mật

Tóm lại, ñặc ñiểm cấu tạo của gỗ lá rộng là:

+ Gỗ sớm, gỗ muộn không phân biệt (trừ gỗ mạch vòng)

+ Tia gỗ nhiều, kích thước lớn

+ Gỗ nghiêng thớ, chéo thớ, xoắn thớ, ít thẳng thớ

1.4 So sánh cấu tạo của gỗ lá kim và gỗ lá rộng

Bảng1.1 So sánh cấu tạo của gỗ lá kim và gỗ lá rộng

Quản bào: tế bào vách dày Có 3 loại

- Quản bào giống mạch gỗ

- Quản bào vây quanh mạch

- Quản bào giống sợi gỗ

Quản bào: tế bào vách dày, chiếm 90% thể tích cây Có 2 loại

- Quản bào gỗ sớm dẫn truyền nhựa nguyên

- Quản bào gỗ muộn, chức năng cơ giới

3

Sợi gỗ: tế bào vách dày Có 2 loại

- Sợi gỗ giống quản bào

- Sợi gỗ giống tế bào mô mềm

Chức năng cơ giới, chiếm 50% thể

tích cây

Không có sợi gỗ

4

Tế bào mô mềm: tế bào vách mỏng,

chiếm (2-15)% thể tích cây Chức

năng dự trữ dinh dưỡng

Tế bào mô mềm ít phát triển Chiếm < 1% thể tích cây, ít quan trọng

5 Ống dẫn nhựa dọc: nằm ở gianh giới

vòng năm ở một số loại gỗ

Ống dẫn nhựa dọc nằm rải rác ở gỗ sớm và gỗ muộn 1 số loại gỗ họ thông

6

Tia gỗ: chỉ do tế bào mô mềm xếp

ngang thân cây tạo ra Chiếm

(15-20)% thể tích cây

Có 2 cách xắp xếp: ñồng nhất và

không ñồng nhất Có tia gỗ tụ hợp ở

một số loài gỗ giẻ

Tia gỗ chủ yếu do tế bào mô mềm tạo

ra, nhưng ở một số loài gỗ còn có quản bào ngang Chiếm tỷ lệ từ (5-6)% thể tích cây

Chỉ có một cách xắp xếp: ñồng nhất

7 Cấu tạo lớp: ở một số loại gỗ họ ñậu Không có cấu tạo lớp

Theo ñặc ñiểm cấu tạo

8

+ Gỗ sớm, gỗ muộn không phân biệt

(trừ gỗ mạch vòng)

+ Tia gỗ nhiều, kích thước lớn

+ Gỗ nghiêng thớ, chéo thớ, xoắn thớ,

ít thẳng thớ

+ Tất cả gỗ lá kim ñều có gỗ sớm, muộn phân biệt

+ Tia gỗ ít, kích thước tia gỗ bé

+ Thớ gỗ rất thẳng, ít nghiêng và hầu như không chéo thớ

CÂU HỎI THẢO LUẬN CHƯƠNG 1

Câu 1: Cấu tạo và quá trinh hình thành của tế bào gỗ?

Câu 2: Cấu trúc của vách tế bào gỗ?

Câu 3: Trong thân cây gỗ thì ñại bộ phận các bó mixenxenluloze sắp xếp theo hướng nào?

Câu 4: Tại sao lại có lỗ thông ngang? Lỗ thông ngang tồn tại trong gỗ ở những dạng nào? Tác dụng của lỗ thông ngang trong phơi, sấy và trong bảo quản gỗ?

Câu 5: Cấu tạo của thân cây gỗ?

Câu 6: Vòng năm, gỗ sớm, gỗ muộn là gì?

Câu 7: Gỗ giác, gỗ lõi, gỗ già là gi?- gỗ lõi và gỗ giác có những ñiểm khác nhau nào?-thế nào là thể bít?

Câu 8: Cấu tạo của gỗ lá kim?

Câu 9: Cấu tạo của gỗ lá rộng?

Câu 10: Để phân biệt hai loài gỗ lá kim và gỗ lá rộng với nhau bằng cấu tạo hiển

vi, người ta dựa vào những tiêu chí nào?

Câu 11: Để phân biệt các loài gỗ lá rộng với nhau bằng cấu tạo hiển vi người ta dựa vào những tiêu chí nào?

Câu 12: So sánh sự giống và khác nhau giữa hai loài gỗ lá kim và gỗ lá rộng về thành phần cấu tạo, về ñặc ñiểm cấu tạo?

Lượng nước có trong gỗ ñược ñặc trưng bằng ñộ ẩm gỗ

2.1.1 Các hình thức tồn tại của nước trong gỗ

Gồm 2 hình thức:

+ Nước tự do: tồn tại trong ruột tế bào và khe hở giữa các tế bào Nó chỉ ảnh hưởng ñến khối lượng thể tích, khả năng thẩm thấu của thuốc bảo quản

+ Nước liên kết: nằm ở khoảng cách giữa các mixen (10-100)A0 trong vách của

tế bào Nước thấm là nhân tố ảnh hưởng chủ yếu ñến mọi tính chất của gỗ

1

0 1

m

m m

= (%)

+ Độ ẩm tuyệt ñối: là tỷ số phần trăm giữa lượng nước có trong gỗ và khối lượng

gỗ khô kiệt – Kí hiệu là: Wo

100.0 1

o

m m

Trong ñó: m1 là khối lượng gỗ có nước (g)

mo là khối lượng gỗ khô kiệt (g)

Độ ẩm tương ñối luôn < 100%

Ở nhiều loại gỗ tươi, ñộ ẩm tuyệt ñối có thể > 100%

Trong giá trị trên thì ñộ ẩm tuyệt ñối chính xác và ổn ñịnh hơn vì khối lượng gỗ khô kiệt là trị số ổn ñịnh hơn, nên trong thực tế khi nói ñến ñộ ẩm gỗ là nói ñến

ñộ ẩm tuyệt ñối

2.1.3 Các phương pháp xác ñịnh ñộ ẩm gỗ

* Phương pháp cân-sấy:

+ Lấy mẫu: trên thanh gỗ hoặc tấm ván muốn xác ñịnh ñộ ẩm, người ta cắt lấy một mẩu dài, dày 10cm (theo chiều dọc thớ), vị trí mẩu cách ñầu tấm ván (hoặc thanh gỗ) 30cm

30 cm 10 cm

Hình 2.1 Sơ ñồ lấy mẩu gỗ theo phương pháp cân-sấy

+ Cân ñể xác ñịnh khối lượng m1, chính xác từ (0,01 – 0.001)g

+ Sấy: ñưa mẫu gỗ vào tủ sấy, tăng dần nhiệt ñộ lên 100 ± 5oc cho ñến khi mẫu

gỗ khô hoàn toàn

Để xác ñịnh trạng thái này, người ta qui ñịnh: nếu sau 3 lần cân liên tiếp, tính ra

ñộ ẩm chênh lệch nhau ≤ 0,3% thì coi như gỗ ñã khô hoàn toàn

+ Cân ñể xác ñịnh khối lượng mo

Để ngăn ngừa sự hút hơi nước của mẫu gỗ sau khi sấy, cần bỏ nó vào trong một bình kín

Độ ẩm gỗ ñược xác ñịnh: .100

0

0 1

m m

+ Mẫu gỗ ñược ñưa vào bình

chưng cùng với xylen

[C6H4(CH3)2] Bình ñược ñặt

vào nồi nước rồi ñun sôi

Xylen và nước trong gỗ sẽ

bốc hơi, gặp lạnh ngưng tụ

lại, chảy vào bình thu hồi,

nước nặng hơn nằm ở dưới,

còn xylen nhẹ nổi lên phía

trên Thể tích nước thu ñược

Người ta qui ước: 1 cm3 nước có khối lượng 1g, nên trị số tuyệt ñối về thể tích nước thu ñược ở ống thu hồi cũng chính là lượng nước (m) của mẫu gỗ

Độ ẩm gỗ ñược tính theo công thức: 100

m

m

wo= − (%)

Phương pháp này thường ñược dùng ñể xác ñịnh ñộ ẩm của những loại gỗ có dầu

* Khái niệm

Gỗ tươi hoặc ướt, ñể ngoài không khí hoặc trong lò sấy, nước trong gỗ bốc hơi ra ngoài Khi nước tự do bốc hơi hết, nước thấm còn bão hoà trong vách tế bào, ñiểm ñó gọi là ñiểm bão hòa thớ gỗ và ñộ ẩm xác ñịnh tại thời ñiểm này gọi là ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ (WBHTG)

Ngược lại, khi ñể gỗ khô ñể ngoài không khí thì nó sẽ hút ẩm Khi nước thấm ñã bão hoà trong vách tế bào, nước tự do bắt ñầu xuất hiện thì ñiểm ñó gọi là ñiểm bão hòa thớ gỗ và ñộ ẩm xác ñịnh tại thời ñiểm này gọi là ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ (WBHTG) Như vậy, ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ là ñộ ẩm ñược xác ñịnh bởi lượng nước thấm tối

ña trong vách tế bào

Ở nhiệt ñộ 200C, ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ chung cho các loài gỗ là Việt Nam là: 30%

* Ý nghĩa

Điểm bão hoà thớ gỗ là mốc ranh giới về sự thay ñổi tính chất của gỗ Cụ thể: Khi gỗ khô kiệt bắt ñầu hút nước, nước thấm vào trước ñiền vào khe hở giữa các mixenxenlulô trong vách tế bào, gỗ bắt ñầu giãn nở, cường ñộ gỗ giảm dần, khối lượng thể tích tăng lên Đến lúc ñộ ẩm gỗ ñạt ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ thì sức giãn nở của gỗ ñạt trị số tối ña, cường ñộ gỗ tối thiểu Khi ñó, nếu ñộ ẩm gỗ tiếp tục tăng thì thể tích, cường ñộ gỗ hầu như không thay ñổi

Ngược lại, khi gỗ tươi, gỗ ướt thoát nước, nước tự do ra trước, ñộ ẩm giảm xuống, khối lượng thể tích giảm xuống, cường ñộ gỗ chưa thay ñổi Đến khi ñộ ẩm gỗ giảm xuống dưới ñiểm bão hòa thớ gỗ tức nước thấm bắt ñầu thoát ra, gỗ bắt ñầu co rút, cường ñộ gỗ bắt ñầu tăng lên, khối lượng thể tích tiếp tục giảm xuống Khi gỗ gần khô kiệt, cường ñộ gỗ ñạt trị số tối ña và sức co rút là cao nhất,

2.1.5 Tính chất hút nước - ñộ ẩm thăng bằng của gỗ

* Tính chất hút nước: là khả năng hút hơi ẩm của gỗ khi ñể nó trong không khí Khả năng hút nước và thoát hơi nước của gỗ phụ thuộc vào nhiệt ñộ và ñộ ẩm tương ñối của không khí

* Độ ẩm thăng bằng:

Trong không khí với ñiều kiện nhiệt ñộ và ñộ ẩm tương ñối nhất ñịnh, gỗ ñể lâu

sẽ hút hoặc thoát hơi nước cho ñến khi ñộ ẩm của gỗ tương ñối ổn ñịnh Nói cách

khác, qúa trình trao ñổi hơi nước giữa gỗ và không khí trong ñiều kiện như vậy diễn ra mãi cho ñến khi áp suất hơi nước của không khí và áp suất hơi nước trên bề mặt gỗ cân bằng Độ ẩm của gỗ lúc này gọi là ñộ ẩm ñộ ẩm thăng bằng (WTB)

Nói chung, ñộ ẩm thăng bằng của gỗ thường < ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ của chính loại gỗ ñó

Độ ẩm thăng bằng của các loại gỗ Việt Nam là: WTB = 18%

Quá trình co rút cứ như thế diễn ra cho ñến khi gỗ khô kiệt (mo), kích thước gỗ ñạt giá trị nhỏ nhất, co rút ñạt cực ñại

* Hiện tượng giãn nở

Ngược lại, khi gỗ khô kiệt hút nước, ñầu tiên, nước thấm xuất hiện, kích thước gỗ bắt ñầu tăng lên Hiện tượng ñó gọi là hiện tượng giãn nở của gỗ

Quá trình giãn nở cứ tiếp tục diễn ra cho ñến khi nước thấm trong vách tế bào ñạt tối ña (ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ), dãn nở ñạt cực ñại Sau ñó nước tự do xuất hiện và tăng lên, kích thước gỗ vẫn không thay ñổi

Như vậy, qúa trình co giãn chỉ xảy ra khi lượng nước thấm thay ñổi, khoảng cách giữa các mixen thay ñổi, bề dày vách tế bào thay ñổi, làm cho kích thước gỗ thay ñổi, nghĩa là ñộ ẩm gỗ biến ñổi trong phạm vi từ: (0 – 30)%

* Bản chất của qúa trình co giãn

Là sự thay ñổi khoảng cách giữa các mixen xenlulô trên vách của tế bào Kích thước gỗ cực ñại khi nước thấm bão hoà và kích thước gỗ ñạt cực tiểu khi nước thấm thoát ra hết

* Nước thấm hút vào trước và thoát ra sau

Sở dĩ trong qúa trình co giãn, lượng nước thấm hút vào trước, và thoát ra sau (so với nước tự do) là vì:

+ Sự tiếp xúc trực tiếp giữa vật thể rắn (mixen xenlulô) và vật thể lỏng (nước) gây ra sức bám bề mặt của nước lên gỗ, tạo nên hiện tượng vi mao quản trong gỗ + Phân tử xenlulô là phân tử lưỡng cực, nước cũng là phân tử lưỡng cực, nhưng xenlulô có phân tử lượng lớn hơn rất nhiều so với phân tử lượng của nước, do ñó các phân tử xenlulô sẽ hút các phân tử nước lên trên bề mặt của chúng

* Co rút và giãn nở là 2 qúa trình ngược nhau, nhưng không hoàn toàn trùng

nhau: (cùng một nhiệt ñộ và ñộ ẩm tương ñối của không khí thì ñộ ẩm trong gỗ ướt thoát ra thường cao hơn so với gỗ khô hút nước vào), có nghĩa là: trong cùng một ñiều kiện về nhiệt ñộ và ñộ ẩm tương ñối của không khí, ñộ ẩm thăng bằng của 2 loại gỗ này không bằng nhau mà chênh lệch nhau một lượng là: ∆w, thường ∆w = (1-3)% là vì:

* Tỷ lệ co giãn (Y): là tỷ số phần trăm giữa lượng co rút hoặc giãn nở so với kích

30 mm

30 mm thức: 10 mm 10 mm

1001

2

l

l l

yl= − (%)

1001

2

a

a a

yx= − (%)

1001

2

b

b b

yt= − (%)

+ Muốn xác ñịnh tỷ lệ co

rút theo 3 chiều, người ta dùng

mẫu gỗ ướt, có kích thước (30 x

30 x 10) mm (chiều dọc thớ là:

10mm) Đo kích thước 3 chiều

chính xác ñến 0,01mm, ta ñược

a1, b1 và l1 Cho mẫu vào tủ sấy

khô kiệt, ño ñược các kích khô

1 -Gỗ ướt thoát hơi nước

2 -Gỗ khô kiệt hút nước

Trong ñó: l là kích thước chiều dọc thớ (mm)

a là kích thước chiều xuyên tâm (mm)

b là kích thước chiều tiếp tuyến (mm) + Muốn xác ñịnh tỷ lệ giãn nở theo 3 chiều, người ta cũng dùng mẫu gỗ có kích thước như trên

Mẫu gỗ sau khi sấy khô hoặc khô kiệt, ño kích thước ban ñầu theo 3 chiều là: l1,

a1 và b1 Sau ñó cho mẫu hút nước ñến bão hoà, ño kích thước 3 chiều khi ñó là: l2, a2,

và b2 Tính tỷ lệ giãn nở 3 chiều theo công thức:

1001

1

l

l l

yl= − (%)

1001

1

a

a a

yx= − (%)

1001

1

b

b b

yt= − (%) + Muốn xác ñịnh tỷ lệ co giãn thể tích, người ta dùng mẫu có kích thước: (20 x

20 x 30)mm (chiều dọc thớ là: 30mm)

20 mm

20 mm

yv= −

2.2.2 Hiện tượng co giãn không ñều theo các chiều

Hiện tượng co giãn của gỗ ñược chia thành nhiều dạng:

trước và sau khi sấy hoặc trước

và sau khi ngâm nước ñến ñộ

Tỷ lệ co giãn dọc thớ < 1%

Tỷ lệ co giãn xuyên tâm = (2 – 7)%

Tỷ lệ co giãn tiếp tuyến = (4 – 14)%

* Theo chiều dọc thớ, tỷ lệ co giãn của gỗ < 1% là do

+ Thớ gỗ nghiêng, chéo và xoắn thớ

+ Các mixen của các tế bào xếp dọc thân cây nằm vuông góc với trục dọc tế bào, tức vuông góc với trục dọc thân cây

+ Mixen lớp giữa của vách thứ sinh của các tế bào xếp dọc thân cây có góc lệch <

300 so với trục dọc tế bào cũng có nghĩa là có góc lệch < 300 so với trục dọc thân cây

* Tỷ lệ co giãn chiều ngang thớ lớn hơn rất nhiều so với chiều dọc thớ là do + Trong thân cây, ñại bộ phận tế bào xếp dọc thân cây (khoảng 90% thể tích) + Trong mỗi tế bào, vách thứ sinh chiếm vai trò chủ yếu, cách sắp xếp các mixen xenlulô trong vách thứ sinh ở lớp giữa (lớp dày nhất) là song song với trục dọc tế bào, tức song song với trục dọc của thân cây

Như vậy, trong thân cây, ñại bộ phận mixen xenlulô sắp xếp song song với trục dọc thân cây, mà như ta ñã biết, bản chất của sự co giãn của gỗ là sự thay ñổi khoảng cách giữa các mixen Do cách sắp xếp mixen xenlulô như trên nên tổng khoảng cách giữa các mixen xenlulô trong gỗ theo phương ngang thớ là rất lớn, còn co giãn dọc thớ theo phân tích ở trên thì chỉ nhỏ hơn 1%, cho nên co giãn chiều ngang thớ lớn hơn rất nhiều so với chiều dọc thớ

* Co giãn chiều xuyên tâm thường chỉ bằng một nửa co giãn chiều tiếp tuyến là do: Sự tồn tại của tia gỗ tạo nên

Các tế bào cấu tạo nên tia gỗ nằm thẳng góc với trục dọc thân cây, cùng phương của các ñường kính Như vậy, ở mỗi tia gỗ: ñại bộ phận mixen xenlulô sắp xếp theo chiều dọc tia gỗ, tức vuông góc với trục dọc thân cây, do ñó với mỗi tia gỗ, co giãn ngang lớn hơn rất nhiều so với co giãn dọc thớ Nhưng co giãn ngang thớ của tia gỗ lại chính là co giãn theo phương tiếp tuyến của cây, còn co giãn dọc của tia gỗ chính là co giãn theo phương xuyên tâm của cây và ta nói tia gỗ là nguyên nhân chính gây ra sự chênh lệch về co giãn xuyên tâm và co giãn tiếp tuyến

Người ta nhận thấy rằng, khi gỗ co rút, ñường kính mạch gỗ giảm xuống theo phương tiếp tuyến và tăng lên một ít theo phương xuyên tâm Thực nghiệm ñã chứng minh rằng: tỷ lệ tia gỗ càng nhiều, sự chênh lệch về sức co giãn giữa 2 chiều xuyên tâm và tiếp tuyến càng lớn Đây cũng chính là nguyên nhân gây ra sự nứt nẻ ở tâm, thường vết nứt sản sinh ở chỗ tiếp xúc giữa các tế bào xếp dọc thân cây và tia gỗ

Hình 2.6 Vết nứt do tia gỗ gây nên

2.2.3 Các nhân tố ảnh hưởng ñến sức co giãn của gỗ

* Khối lượng thể tích

+ Gỗ có khối lượng thể tích càng lớn thì co giãn theo chiều ngang thớ càng mạnh

và ngược lại, gỗ càng nhẹ, co giãn ngang thớ càng ít

+ Gỗ có khối lượng thể tích càng lớn, co giãn dọc thớ càng ít Ngược lại, gỗ có khối lượng thể tích càng bé, co giãn dọc thớ càng mạnh

Sở dĩ như vậy là vì: gỗ có khối lượng thể tích nhỏ, phần gỗ sớm chiếm tỷ lệ lớn

Ở phần gỗ này người ta thấy góc lệch của mixen lớp giữa vách thứ sinh của những tế bào xếp dọc thân cây tăng lên, nên co giãn dọc thớ tăng lên

Quan hệ giữa tỷ lệ co giãn và khối lượng thể tích rất chặt chẽ và tuân theo qui luật bậc nhất: Y = a γ

yv = 26,5 γk yx = 9,1 γk yt = 16,9 γk

Trong ñó: γk là khối lượng thể tích cơ bản của gỗ

Như vậy, gỗ dùng trong các công trình không cần chịu lực cao, lại cần ít co giãn theo chiều ngang thớ thì nên dùng gỗ nhẹ (ván bưng trong sản phẩm mộc) Ngược lại, làm thước ño bằng gỗ hoặc chi tiết khác cần ít co giãn theo chiều dọc thớ thì nên dùng

+ Tỷ lệ tia gỗ giảm xuống, ñặc biệt kích thước tia gỗ rất nhỏ

Do ñó làm cho sự chênh lệch về sức co giãn giữa 2 chiều xuyên tâm và tiếp tuyến giảm xuống, mặc dù tỷ lệ co giãn ngang thớ của cây tăng lên

* Phương pháp phơi, sấy

Nếu yêu cầu về ñộ ẩm gỗ là bằng nhau thì thông thường, gỗ sau khi phơi co rút

nhiều hơn gỗ sau khi sấy, ñồng thời nó cũng ít bị nứt nẻ, ít khuyết tật hơn Nhưng thời

gian sấy lại quá dài

Nếu sấy gỗ với nhiệt ñộ cao và tốc ñộ tăng nhiệt nhanh thì thời gian sấy ngắn

Nhưng sự chênh lệch về co rút giữa các lớp gỗ phía trong và phía ngoài tăng lên, vì

các lớp gỗ bên ngoài và bên trong khô không ñều, ñộ ẩm chênh lệch nhau, gây ra nội

lực lớn, tạo ra các biến dạng vĩnh cửu, ngăn cản sự thoát hơi nước từ các lớp gỗ bên

trong, gây trở ngại tới sự co rút bình thường của gỗ, gây nên nhiều khuyết tật như: nứt

nẻ, cong vênh, mo móp làm giảm chất lượng gỗ sấy

2.2.4 Phương pháp làm giảm sức co giãn của gỗ

Hình 2.7 Gỗ xẻ xuyên tâm

* Sơn, ñánh vecni nhằm tạo ra lớp màng ngăn cách gỗ và hơi nước trong không

khí, làm cho ñộ ẩm gỗ ổn ñịnh, giảm hiện tượng co giãn của gỗ

Hình 2.8 Ván ghép thanh

a- Ghép xuyên tâm b- Ghép tiếp tuyến

* Ngâm gỗ trong nước bùn, nước hồ ao Đây là một cách làm cổ truyền của nhân

dân có tác dụng rất tốt Gỗ sau khi ngâm, các hợp chất chứa trong bùn và nước hồ ao

sẽ kết hợp với các chất hữu cơ có trong gỗ tạo thành phức chất, bám vào vách tế bào,

làm hạn chế sự hút và thoát hơi nước của gỗ Đồng thời giảm tối ña sự phá hoại của

các loài sâu nấm hại gỗ

b

* Sử dụng ván xẻ xuyên tâm, có thể giảm bớt

½ sức co giãn, nhưng tỷ lệ lợi dụng thấp, bề mặt

ván hẹp

* Trong sản xuất ván ghép thanh, sử dụng

phương pháp ghép xuyên tâm tốt hơn phương

pháp ghép tiếp tuyến, tỷ lệ co giãn chỉ bằng ½

* Dùng gỗ dán thay cho gỗ tự nhiên

* Sấy gỗ cho khô ñến ñộ ẩm (5 – 6)%, dưới

tác dụng của nhiệt ñộ cao trong qúa trình sấy sẽ

làm cho sức hút hơi nước của gỗ yếu ñi, làm giảm

sức co giãn của gỗ

Bằng thực nghiệm, người

ta nhận thấy nếu pha thêm một ít

bột nhôm vào nước sơn thì hiệu

lực chống ẩm sẽ tăng lên rất

nhiều

2.3 Khối lượng thể tích của gỗ

2.3.1 Khối lượng riêng của gỗ

Khối lượng riêng của gỗ là: khối lượng vách tế bào của loại gỗ ñó có trên 1 ñơn

vị thể tích tương ứng

Khối lượng riêng của tất cả các loài gỗ ñều gần bằng nhau, trung bình là 1.54 g/cm3

2.3.2 Khối lượng thể tích của gỗ

* Khái niệm chung: khối lượng thể tích của gỗ là tỷ số giữa khối lượng gỗ có trên

+ Khối lượng thể tích cơ bản (ñiều kiện): là tỷ số giữa khối lượng gỗ khô kiệt và thể tích gỗ tươi tương ứng (ñộ ẩm gỗ > ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ)

v

m

30

30 30

v

m

30

30 30

gỗ khô kiệt tương ứng

* Phương pháp xác ñịnh khối lượng thể tích

+ Phương pháp cân - ño

- Mẫu gỗ thí nghiệm có kích thước (20 x 20 x 30)mm (chiều dọc thớ là 30mm) Cân khối lượng mẫu gỗ m, chính xác ñến 0.01g

- Dùng thước kẹp ño 3 chiều chính xác ñến 0.01 mm ñể tính thể tích (V) mẫu

- Tính khối lượng thể tích gỗ theo công thức:

V

m

w=

γ (g/cm3) + Phương pháp nhúng nước

Là phương pháp dựa trên nguyên lí Ac-si-met: “sức ñẩy của nước lên vật bằng khối lượng của khối nước mà vật chiếm chỗ”

m1 m2

Hình 2.9 Phương pháp nhúng nước

- Sau ñó, thả rồi dìm mẫu gỗ vào cốc nước Trọng lượng của mẫu gỗ và sức ấn của tay bằng sức ñẩy của nước tác ñộng lên mẫu gỗ Hai lực này làm cân mất thăng bằng Muốn cân trở lại thăng bằng thì phải thêm vào ñĩa cân ñối diện một quả cân có trọng lượng là m2 và trọng lượng này cũng tương ñương với sức ñẩy của nước lên mẫu

+ Phương pháp ñơn giản

- Cân mẫu gỗ ñể xác ñịnh khối

lượng m

- Lấy một cái cốc, ñổ nước vào

tới ¾ cốc, ñặt cốc nước lên ñĩa cân ñể

cân khối lượng (m1) và nó chính bằng

khối lượng quả cân ở ñĩa cân ñối diện

khi cân thăng bằng

Người ta xẻ gỗ thành các mẫu thí nghiệm có kích thước: (1 x 1 x 9) cm hoặc (4.5

x 4.5 x 25) cm (kích thước lớn nhất theo chiều dọc thớ) Sau ñó chia chiều dài mẫu gỗ ñem xét thành 10 phần bằng nhau và ñánh dấu theo số thứ tự cho từng phần quét một lớp parafin mỏng lên xung quanh mẫu gỗ rồi thả mẫu vào bình thuỷ tinh chứa nước cho mẫu gỗ nổi tự nhiên và không chạm vào thành bình

Khối lượng thể tích của mẫu gỗ (γw ) bằng số vạch trên mẫu ñã chìm trong nước

Phương pháp này chỉ dùng ñể xác ñịnh cho những loại gỗ có khối lượng thể tích γ

< 1.0 g/cm3

+ Ngoài các phương pháp trên, khi cần xác ñịnh khối lượng thể tích với yêu cầu

ñộ chính xác cao, người ta còn dùng phương pháp thuỷ ngân kế (phương pháp này tốn kém hơn vì thiết bị và thuỷ ngân ñều ñắt tiền)

* Xác ñịnh khối lượng thể tích ở ñộ ẩm 18%

Sau khi dùng các phương pháp trên, ta ñã xác ñịnh ñược khối lượng thể tích ở ñộ

ẩm lúc thí nghiệm γw Nếu cần xác ñịnh khối lượng thể tích ở ñộ ẩm thăng bằng 18% thì dùng công thức chuyển ñổi:

γ

γ = w

18 [1+0.01(1 – Kv)(18 – w)]

Trong ñó: γ18là khối lượng thể tích gỗ ở ñộ ẩm 18%

γw là khối lượng thể tích ở ñộ ẩm lúc thí nghiệm

W là ñộ ẩm gỗ lúc thí nghiệm

Kv là hệ số co giãn thể tích

Công thức trên chỉ sử dụng trong khoảng ñộ ẩm gỗ từ (8 – 20)%

Bảng2.1 Phân nhóm gỗ Việt Nam theo khối lượng thể tích

TT Nhóm Khối lượng thể tích (g/cm3) Loại gỗ ñiển hình

Hình 2.10 Phương pháp ñơn giản

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

Câu 1: Nước trong gỗ tồn tại ở các hình thức nào? Khái niệm ñộ ẩm gỗ? các loại

Câu 7: Tại sao tỷ lệ co – giãn của gỗ theo chiều dọc thớ chỉ < 1%?

Câu 8: Tại sao tỷ lệ co – giãn theo chiều ngang thớ lại lớn hơn rất nhiều so với chiều dọc thớ?

Câu 9: Tại sao tỷ lệ co giãn theo chiều xuyên tâm thường chỉ bằng một nửa so với

tỷ lệ co – giãn theo chiều tiếp tuyến?

Câu 10: Các nhân tố ảnh hưởng ñến sức co – giãn của gỗ? các nguyên nhân dẫn ñến những sự ảnh hưởng ñó?

Câu 11: Các phương pháp làm giảm sức co – giãn của gỗ?

Câu 12: Khái niệm khối lượng riêng, khối lượng thể tích của gỗ? – các loại khối lượng thể tích?

Câu 13: Các phương pháp xác ñịnh khối lượng thể tích của gỗ?

CHƯƠNG 3 TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ

Tính chất cơ học của gỗ là các tính chất phản ánh khả chống lại tác ñộng từ ngoại lực của gỗ

(bao gồm: Sức chịu ép, sức chịu kéo, sức chịu trượt, sức chịu uốn tĩnh và sức chịu tách của gỗ)

3.1- Các khái niệm cơ bản liên quan ñến tính chất cơ học của gỗ

3.1.1 Ứng lực

Là nội lực sản sinh của các phần tử cấu tạo bên trong của gỗ ñể chống lại các tác ñộng bên ngoài và khôi phục lại hình ban ñầu của mẫu gỗ

Ứng lực bằng ngoại lực về trị số nhưng ngược chiều, thường ñược kí hiệu là chữ

P, ñơn vị là N (Niu Tơn)

F là diện tích chịu lực (m2)

3.1.3 Biến dạng

Sau khi bị ngoại lực tác dụng, gỗ ít nhiều có thay ñổi về hình dạng và kích thước Hiện tượng ấy gọi là biến dạng Biến dạng thường ñược biểu thị bằng ñộ tăng giảm dài tuyệt ñối ∆l hay biến dạng dài tương ñối ε

l l

∆

=

ε Trong ñó: ∆l là ñộ tăng, giảm dài tuyệt ñối (cm)

l là chiều dài của vật thể (cm)

Đối với bất kì một loại vật liệu nào người ta cũng nhận thấy giữa ứng lực và biến dạng có quan hệ mật thiết với nhau

+ Đoạn OA: là một ñoạn thẳng, chứng tỏ quan hệ giữa ứng lực bà biến dạng là tỷ

lệ thuận, nghĩa là: lực tác ñộng thì gỗ sản sinh ra biến dạng, còn lực thôi tác ñộng thì

gỗ trở lại hình dạng và kích thước ban ñầu của nó

Lực tác ñộng càng mạnh thì biến dạng càng nhiều và ngược lại Điều ñó chứng

tỏ, gỗ là một loại vật liệu ñàn hồi, ñiểm A gọi là giới hạn ñàn hồi hay giới hạn tỷ lệ Đoạn OA tuân theo ñịnh luật Hooke

Hình 3.1 Quan hệ giữa ứng lực và biến dạng

E F

l P l

P l

σ

ε = nên σ = E.ε Như vậy, ứng suất σ tỷ lệ thuận với biến dạng tương ñối ε Do ñó trên biểu ñồ hình 4.1, trục tung có thể là σ và trục hoành có thể là ε

+ Đoạn AB: ñường biểu diễn là ñường cong, lưng quay về phía trên, chứng tỏ biến dạng tăng nhanh hơn ứng lực Ứng lực xác ñịnh ñược tại ñiểm B gọi là ứng lực cực hạn (ứng lực tối ña)

+ Đoạn BC: ứng lực sau ñiểm B mặc dù giảm xuống nhưng biến dạng vẫn tăng lên rất nhanh cho ñến lúc gỗ bị phá hoại hoàn toàn

Như ñã biết, gỗ ñược cấu tạo nên bởi vô số tế bào Vách tế bào ñược cấu tạo nên bởi 2 thành phần chính là: xenlulô và linhin xenlulô có cấu trúc ñịnh hình (mixen xenlulô) người ta ví nó như sườn sắt Đây là thành phần sản sinh ra nội lực chủ yếu nhất của Linhin là một chất keo có cấu trúc vô ñịnh hình, là thành phần thứ yếu sản sinh ra nội lực của gỗ

Biến dạng ñàn hồi của gỗ là do xenlulô tạo ra

Biến dạng vĩnh cửu của gỗ là do linhin tạo ra

Trong ñoạn OA, ñương nhiên xảy ra cả 2 loại biến dạng, biến dạng ñàn hồi và biến dạng vĩnh cửu, tuy nhiên biến dạng ñàn hồi giữ vai trò chủ yếu

3.2- Các tính chất cơ học của gỗ

3.2.1 Sức chịu ép của gỗ

* Ép dọc thớ

“ Trong phạm vi giới hạn tỷ lệ, biến dạng tỷ lệ thuận với

ngoại lức P, chiều dài l của mẫu thử và tỷ lệ nghịch với diện tích

chịu lực F và mô ñun ñàn hồi E của nó”

o

Trong thực tế, có khá nhiều sản phẩm gỗ ñược sử dụng ở dạng ép dọc thớ như:

cột nhà, gỗ trụ mỏ, cột giàn dáo cho nên, lực ép dọc thớ thường ñược xem là chỉ tiêu

chủ yếu ñể ñánh giá khả năng chịu lực của gỗ

+ Các dạng chịu ép dọc thớ của gỗ: thường ñược chia làm 2 loại:

- Nếu chiều dài của trụ < 11 lần kích thước bé nhất của tiết diện ngang thì gọi là

trụ ngắn Trong trường hợp này, trụ hoàn toàn chịu tác ñộng của lực ép dọc thớ và

trong gỗ chỉ sản sinh một ứng lực chống lại

- Nếu chiều dài của trụ > 11 lần kích thước bé nhất của tiết diện ngang thì gọi là

trụ dài Khi lực bên ngoài ñặt lên mặt cắt của trụ, trong trụ vừa sản sinh ứng lực

ép dọc thớ, vừa xuất hiện ứng lực uốn ngang trụ

+ Thí nghiệm ép dọc thớ trụ ngắn: thường dùng loại mẫu có kích thước (2 x 2 x

3) cm Kích thước lớn nhất theo chiều dọc thớ Ứng suất ép dọc thớ xác ñịnh theo công

+ Sự sản sinh ứng lực trong ép trụ ngắn

Khi ñặt lực lên mặt cắt ngang, trong gỗ sản sinh nội lực chống lại theo chiều dọc

thớ như sau:

Trong cây ñại bộ phận mixen xenlulô xếp song song với trục dọc thân cây Khi

gỗ chịu ép dọc thớ, lực bên ngoài tác dụng lên ñầu các mixen xenlulô, các mixen

xenlulô này sản sinh lực chống lại Mặt khác, sự liên kết các mixen xenlulô bởi keo

linhin và lớp keo ở màng giữa của các tế bào làm cho các mixen ổn ñịnh vị trí khi chịu

lực Sức hút tương hỗ giữa các phần tử cấu tạo nên gỗ tạo cho nó thành một khối vững

chắc khi chịu lực và chính nó sản sinh ra ứng lực của gỗ

Do khả năng chịu lực theo chiều dọc thớ của các mixen rất lớn, nên ứng lực ép

dọc thớ của gỗ khá cao

Khi trị số của lực tác ñộng còn nhỏ, giữa ứng lực và biến dạng là tỷ lệ thuận, ñến

lúc màng giữa bị phá hoại, khả năng liên kết giữa các mixen bởi keo linhin cũng bị phá

hoại, làm cho các mixen mất trạng thái ổn ñịnh, biến hình tăng nhanh và ứng lực giảm

xuống rõ rệt, gỗ bị phá hoại

+ Các hình thức phá hoại của gỗ

- Gỗ lá kim: khi chịu ép dọc thớ, gỗ lá kim thường bị toè ở ñầu ñặt lực vì ñầu này

chịu lực lớn nhất, ñầu ñối diện chịu lực bé nhất

- Gỗ lá rộng: khi chịu ép dọc thớ gỗ lá rộng thường bị sụn thớ, gỗ thường bị gãy

ở chỗ tiếp xúc với tia gỗ Tia gỗ càng lớn, hiện tượng nghiêng thớ ñể bao quanh tia gỗ

càng nhiều, ứng lực ép dọc thớ càng thấp Vì vậy, mặt phá hoại thường nghiêng một

góc nhất ñịnh so với mặt cắt mẫu thử

* Ép ngang thớ

+ Các dạng chịu ép ngang thớ: có 2 dạng là ép ngang thớ toàn bộ và ép ngang thớ

cục bộ

- Ép ngang thớ toàn bộ thì lực tác dụng trên toàn bộ mẫu

- Ép ngang thớ cục bộ thì một bộ phận của mẫu gỗ chịu lực Hình thức này

thường gặp ngoài thực tế như: thanh tà vẹt chịu sức ép của ñường ray, dầm chịu sức ép

l là chiều dài mẫu thử (m)

0.018 m là bề rộng thỏi sắt ñặt theo chiều dọc thớ gỗ

+ Sự khác nhau về sức chịu ép ngang thớ theo chiều xuyên tâm và tiếp tuyến của

- Các loại cây gỗ lá rộng mạch phân tán, tia gỗ phát triển nên sức chịu ép ngang thớ theo chiều xuyên tâm lớn hơn chiều tiếp tuyến

Vì: ép ngang xuyên tâm là ép theo chiều dọc tia gỗ, còn ép tiếp tuyến là ép theo chiều ngang tia gỗ Do cách sắp xếp các tế bào tạo nên tia gỗ, ứng lực ép theo chiều dọc tia gỗ bao giờ cũng lớn hơn ứng lực ép theo chiều ngang tia gỗ

- Các loài gỗ lá rộng có vòng năm tương ñối rõ như: xoan ta, xoan nhừ, tếch, thôi

ba, bồ hòn và tất cả các loại gỗ lá kim có gỗ sớm, muộn phân biệt, tia gỗ nhỏ

và ít nên sức chịu ép chiều tiếp tuyến thường lớn hơn chiều xuyên tâm

Vì: khi chịu ép xuyên tâm, phần gỗ sớm do tế bào lớn và vách mỏng, khả năng chịu lực thấp nên thường bị phá hoại trước Trái lại, ép ngang thớ theo hướng tiếp tuyến thì cả 2 phần gỗ sớm và gỗ muộn cùng chịu lực, làm cho ứng lực của gỗ tăng nhiều

Bảng 3.1 Sức chịu ép dọc thớ của một số loại gỗ Việt Nam

TT Loại gỗ Tên khoa học Nơi sinh trưởng σed (105 N/m2)

1 Sung Ficus glomera Rokb Tuyên Quang 147

3 Kháo vàng Machilus bonii H.lec Yên Bái-Lạng Sơn 458

4 Chò chỉ Parashorea sellata Kurz Hà Tĩnh 475

6 Lim xanh Erythrophloeum foodii Hà Tĩnh 661

7 Sến mật Bassia pasquieri H.Lec Lạng Sơn 621

8 Xoay Dialium cochinchinensis Hoà Bình 704

Bảng3.2 Sức chịu ép ngang thớ cục bộ của một số loài gỗ thường gặp ở Việt Nam

2 Lát hoa Chukrasia tabularis A.Juss Lạng Sơn 72 54

3 Giẻ ñỏ Quercus wallichiana Hiekel Hà Tĩnh 139 116

4 Giẻ gai Castanopsis tonkinensis

Secmen

Thái Nguyên

3.2.2 Sức chịu kéo của gỗ

Khi ngoại lực tác dụng song song hay vuông góc với phương của thớ gỗ theo hai

chiều ngược nhau, làm cho thớ gỗ bị căng ra, người ta nói gỗ chịu kéo

* Kéo dọc thớ

Trong thí nghiệm, ñể tránh hiện tượng trượt dọc thớ, mẫu thí nghiệm ñược làm to

ở 2 ñầu và tiết diện của bộ phận làm việc ở giữa rất nhỏ Hai lỗ khoan ở 2 ñầu mẫu gỗ

dùng ñể luồn 2 thỏi sắt vào ñể khi máy kẹp ñầu mẫu gỗ không bị ép ngang thớ và cũng

Hình 3.4 Mẫu gỗ thí nghiệm kéo dọc thớ

Ứng suất kéo dọc thớ tính theo công thức:

b a

p

kd max

=

σ (N/m2) Trong ñó: Pmax là lực phá hoại tính bằng N

a và b là bề rộng và bề dày của tiết diện làm việc (m)

+ Các thành phần chịu lực khi kéo dọc thớ:

Sức chịu kéo dọc thớ của gỗ rất lớn vì như ta ñã từng giải thích: trong thân cây,

ñại bộ phận các mixen xenlulô sắp xếp song song với trục dọc của thân cây muốn kéo

ñứt gỗ, lực bên ngoài một mặt phải làm ñứt màng liên kết các tế bào nối tiếp nhau theo

chiều dọc thân cây, mặt khác (mặt chủ yếu), phải kéo ñứt tất cả các mixen xenlulô trên

tiết diện ngang của mẫu gỗ ở bộ phận chịu kéo Do ñó sức chịu kéo theo chiều dọc thớ

lớn Sức liên kết giữa các phần tử cấu tạo nên gỗ theo chiều ngang thân cây ít ảnh

hưởng ñến sức chịu kéo dọc thớ

+ Ảnh hưởng của tia gỗ và các tổ chức cơ học trong cây tới sức chịu kéo:

Gỗ có tia lớn, hiện tượng nghiêng thớ nhiều làm cho hướng của chiều thớ gỗ

không cùng với phương tác ñộng của lực, làm giảm ñáng kể sức chịu kéo dọc

Ngược lại, gỗ càng thẳng thớ, tia gỗ càng nhỏ, tỷ lệ tổ chức cơ học trong cây càng phát triển, làm cho sức chịu kéo dọc thớ của gỗ tăng lên

Khi các thớ gỗ bị ñứt, 2 phần gỗ bị rời nhau ra, lúc ñó ta ñược ứng lực kéo cực ñại của gỗ

Hình 3.5 Mẫu gỗ trong thí nghiệm kéo ngang thớ

Trong ñó: Pmax là lực phá hoại mẫu gỗ

a, b là bề rộng và bề dày của tiết diện làm việc

+ Sự sản sinh ứng lực trong kéo ngang thớ:

Nhờ sức hút tương hỗ giữa các mixen, mối liên kết cơ học giữa các mixen bởi keo linhin và lớp keo gắn kết các tế bào sắp xếp ngang thân cây và mối liên hệ giữa chúng với nhau sản sinh ứng lực kéo ngang của gỗ

+ Sự khác nhau về sức chịu kéo ngang thớ theo chiều xuyên tâm và tiếp tuyến của các loài gỗ:

- Các loại gỗ lá rộng, mạch phân tán: sức chịu kéo ngang chiều xuyên tâm thường lớn hơn chiều tiếp tuyến là do tia gỗ, nhất là các loại gỗ có tia gỗ lớn và các loại gỗ có tia gỗ tụ hợp thì sự chênh lệch giữa 2 chiều càng rõ rệt

- Các loại gỗ lá kim và gỗ lá rộng mạch vòng: có gỗ sớm, muộn phân biệt rõ rệt, tia gỗ nhỏ và ít, nên sức chịu kéo ngang theo chiều xuyên tâm thường nhỏ hơn sức chịu kéo ngang theo chiều tiếp tuyến